软开关全桥变换器工作过程的详细分析[1]VIP免费

軟開關全橋變換器工作過程的詳細分析ENG王同新軟開關移相控制全橋變換器主電路原理圖如下﹕其一個開關周期全過程實際上存在著十二個不同的工作過程﹒除了正半周与負半周的兩個功率輸出過程和兩個鉗位續流過程（簡稱四個緩變階段）之外﹐還有四個諧振過程﹕超前臂器件從死區時間Δt1開始的諧振与換流過程﹐滯后臂器件從死區時間Δt2開始的諧振与換流過程﹔還有原邊電感儲能返回電网過程﹐主變壓器原邊電流上沖或下沖過零點結束急變過程﹐以及副邊整流管輸出電流的相應變化過程﹐副邊輸出電壓占空比丟失等﹒工作原理波形圖如下﹕展寬的約一個周期的主要波形和相位關系圖如下﹕1(t0~t1):﹒原邊電流ip正半周功率輸出過程在t0之前﹐S1和S4已導通﹐并在t0~t1都維持S1和S4同時導通﹐而S2和S3截止﹒在此期間UA=EcUB=0U﹐﹐AB=EcUAB﹐加在原邊繞組兩端﹐使原邊電流從I1線性緩升﹐電网的能量不斷轉化為磁能儲存于電感線圈和送到負載﹐表現為原邊電流和副邊電流的不斷增大﹒在t1時刻原邊電流升高到最大值Ip:ip(t1)=Ip=I1+(Ec−nUo)(Lr+n2Lof)×(t1−t0)式中﹐Lr是原邊漏感与外加諧振電感之和﹔n2Lof是副邊輸出濾波電感折算到原邊的電感量﹔n為變壓器原副邊匝數比﹔Lof>>Lr﹒2(t1~t’1)﹒﹕超前臂諧振過程(在死區時間Δt1內)此時S1,S2,S3都截止﹐只有S4導通﹐原邊電流維持原方向繼續由左向右流動﹐C1快速充電﹐C3快速放電﹐它們与等效電感(Lr+n2Lof)發生串聯諧振﹐使UA快速降低﹐ip在t1時刻有一個明顯跌落﹐還引起高頻震蕩雜波﹒諧振結束時(在t2之前)﹐實際上諧振電壓已使Uc3降到-0.7V﹐此時D3導通﹐把S3兩端的電壓拑位在零電平﹐為Δt1結束后超前臂S3實現零電壓開通准備了必要條件﹒急劇減少到零的原邊電壓UAB使副邊感應電壓也急劇減少至零﹐而副邊電流仍維持原方向緩慢衰減﹒整流二极管DR1導通電流開始減少﹒3(t’1~t3)ip﹒﹕正半周拑位續流過程此時﹐S3零電壓導通﹐UA=0UB=0U﹐﹐AB=0ip﹔緩降至I2i﹐DR1緩降至Ib﹒4(t3~t4)S4﹒﹕關斷后滯后臂諧振過程t3時刻S4由導通變為截止﹐原邊電流不會突然轉變方向﹐因此會給C4充電﹐同時C2中的電荷被抽走﹐變壓器原邊電壓极性變為上正下負﹐使副邊极性變為下負上正﹐DR2導通﹐副邊電流不會突然消失﹐DR1也還導通﹐DR1和DR2的同時導通使副邊電壓拑位到1.4V﹐對于副邊繞組近似被短路﹐從副邊反射到原邊的電感量n2Lof被切斷﹐使原邊參与与C2,C4諧振的電感量只剩下Lr﹐而此時UAB=-Ec全部施加在小電感Lr上﹐故原邊電流ip以最大變化率從正峰值I2急速下沖降低﹐t5時刻減少到零﹐並繼續按此變化率負向下沖到-I1值﹒5(t4~t5)﹒﹕正半周電感儲能返回電网此時﹐C2,C4与Lr的串聯諧振結束﹐D2導通續流﹐把S2兩端電壓拑位到零電平﹐為S2的零電壓導通創造了條件﹒同時D2的導通續流使開始下沖的原邊電流又經D2返回到電源Ec﹐補償了電网在全橋電路上的功耗﹒滯后臂死區時間應在(t4~t5)結束﹐既S2應在此期間內導通﹒6(t5~t6)﹒﹕原邊電流下沖過零點后開始負向增大此時﹐S1和S4截止﹐S2和S3導通﹒t5時刻原邊電流下沖過零點后﹐D2和D3自然關斷﹐形成新的供電通路Ec~S2~Lr~S3~Gnd﹐為下一步即將開始的負半周功率輸出階段創造了條件﹒這時﹐iDR1急劇減小﹐iDR2急劇增大﹐仍將副邊繞組兩端拑位在低電平﹒7(t6~t7)﹒﹕原邊電流ip負半周功率輸出過程此時S2和S3導通﹐S1和S4截止﹐電网能量全部轉移到輸出濾波電感和負載上﹒原副邊電流緩增至最大﹒8﹒負半周超前臂諧振過程t7時刻S3由導通變為截止﹐C3充電﹐C1放電﹐C1和C3与等效電感串聯諧振﹐使Uc3電壓升至EcD1﹐導通拑位使S1兩端電壓為零﹐為S1的零電壓導通創造了條件﹒9(t’7~t9)ip﹒﹕負半周拑位續流過程在t8時刻﹐S1實現零電壓導通﹒t8后因全橋兩臂上管同時導通﹐維持兩臂中點電壓均等于Ec,故EAB=0﹒這時原邊電流和副邊電流都維持原方向緩慢衰減﹒10(t9~t10)ip﹒﹕負半周滯后臂諧振過程在t9時S2由導通變為截止﹐C2充電﹐C4放電﹐D4導通拑位﹐UB=0﹒副邊极性變為反向﹐DR1開始導通﹐DR2仍導通輸出較大電流﹒等效電路如下﹕11(t10~t11)﹒﹕原邊電感儲能迅速返回電网﹐ip上沖過零此時由于DR1和DR2的同時導通使副邊近似短路﹐從而...